3.4 结果与讨论 13

结论 25

致谢 26

参考文献 27

引言

1.1 研究背景及意义

近年来，凭借孔径分布均一、孔道结构高度有序，并且孔径尺寸可在较宽的范围 内调变及孔壁可转换等一系列其他多孔材料不具备的独特优点，介孔材料在吸附、催 化、纳米技术、金属离子提取，及生物材料、非线性光学材料、纳米电子导线和纳米 复合材料等方面都有着十分高的应用价值，使得各个领域研究者们都有了极大的兴 趣。因此，介孔材料作为一类新型材料，具有相当广泛的应用前景。

介孔材料(有序的)的代表是 1992 年美国的 Mobil 公司所合成的 M41S 系列材料 (MCM-48 和 MCM-41 等)，它们拥有有序排列的孔道，同时具有分布狭窄集中的孔径， 且介孔结构是长程有序排列的。通过改变模版剂、晶化时间、分散剂的用量以及合成 机理，研究者们相继研制出了不同种类的介孔分子筛。按照国际纯粹和应用化学联合 会(IUPAC)[1]的划分，分子筛按照孔径的大小可以分为以下三种：孔径小于 2.0 nm 的 为微孔分子筛，孔径介于 2.0～50 nm 为介孔（或中孔）分子筛，孔径大于 50 nm 的 为大孔分子筛。介孔分子筛的生成过程是利用溶胶—凝胶、乳化、或微乳等化学过程 通过有机物和无机物之间界面作用融合而成，模板剂为表面活性剂。介孔分子筛具有 孔径均一且可调、孔结构规则、比表面积高、热和水热稳定性优良、孔径分布窄等不 同于其他分子筛的特点和优势。介孔分子筛的合成，结构，多样性和复杂性，广度给 研究者留下大量的拓展应用空间，使其在化学合成及转化的催化剂、分离提纯，生物 材料，半导体、光学器件、计算机、传感器件、声学、气体和液体吸附、药物输送、 超轻结构材料等许多领域都有重要应用价值[2]，在环境能源、化学工业、生物技术和 信息通讯工程等诸多领域也存在潜在的用途。另外介孔材料的孔径可以在较宽的范围 内调整，这是微孔分子筛所不能及的优点，从而成为炙手可热的研究领域。论文网

作为介孔分子筛中的一员，SBA-15 自问世以来，因其大而可调的孔径（3-30nm）， 较 MCM 系列介孔分子筛更大的孔容和表面积而广受研究者的亲睐，SBA-15 极大的孔径 使得分子孔道内的组装变为可能，因而在纳米化学反应器、介孔碳的合成及生物催化 等方面的应用前景十分广阔。如前所述，介孔分子筛还存在诸多的研究探索价值，本 课题旨在充分利用介孔分子筛孔径可调及其比表面积的优势，充分增大其活性位点， 通过改变制备条件和掺杂金属，制备出 Al、Fe 掺杂改性的 SBA-15，并且希望通过两 步结晶法将 SBA-15 的孔壁转化成有 MFI 结构的 ZSM-5，另外以 X 射线粉末衍射(XRD)、

BET 及 SEM 等表征手段来对催化剂进行表征，希望能得出适宜的制备工艺，为过渡金 属掺杂制备改性微介孔 SBA-15 分子筛的工业应用提供一定的参考价值。

1.2 介孔分子筛的分类

按照介孔是否有序，介孔分子筛可分为无序介孔分子筛和有序介孔分子筛。按照 化学组成分类，介孔分子筛可分为两类，即非硅基介孔分子筛和硅基介孔分子筛。非 硅基二氧化硅介孔分子筛主要有金属氧化物、磷酸盐以及硫化物等。由于其通常存在 能变化的价态，有可能展示出硅基介孔分子筛所不能及的应用价值，但其热稳定性差， 比表面积和孔容都比较小，合成机制还待改进，而硅基介孔分子筛热力学和化学稳定 性高，孔径分布狭窄集中，孔道结构规则，所以研究者更亲睐后者。